"Tijdens de uitbarsting valt magma uiteen in heel veel kleine deeltjes die vervolgens in deze grote pluim uit de vulkaan komen, en tijdens dat hele proces wrijven die deeltjes tegen elkaar en laden ze op tot het punt waarop ze bliksem produceren", zegt eerst auteur en vulkanoloog Joshua Méndez Harper aan de Portland State University. "Op een simplistische manier is het vergelijkbaar met het malen van koffie, waarbij je deze bonen neemt en ze vermaalt tot fijn poeder."

De onderzoekers maten de hoeveelheid statische elektriciteit die werd geproduceerd bij het malen van verschillende commercieel en intern gebrande koffiebonen, die varieerden door factoren als het land van herkomst, de verwerkingsmethode (natuurlijk, gewassen of cafeïnevrij), de brandkleur en het vochtgehalte. Ze vergeleken ook de impact van de maalgrofheid op de hoeveelheid geproduceerde elektriciteit.

Er was geen verband tussen statische elektriciteit en het land van herkomst of de verwerkingsmethode van de koffie, maar de onderzoekers vonden wel verbanden tussen elektrificatie en watergehalte, brandkleur en deeltjesgrootte. Er werd minder elektriciteit geproduceerd als de koffie een hoger intern vochtgehalte had en als de koffie grover werd gemalen.

Lichte braadstukken produceerden minder lading, en deze lading was waarschijnlijk positief, terwijl donkere braadstukken – die ook vaak droger zijn – negatief geladen waren en meer algehele lading produceerden. De onderzoekers toonden ook aan dat donker gebrande koffie veel fijnere deeltjes produceert dan licht gebrande koffie wanneer deze op dezelfde instelling wordt gemalen.

Vervolgens testte het team of het malen met water de manier veranderde waarop espresso wordt gezet. Toen ze een espresso vergeleken die was gemaakt met identieke koffiebonen die waren gemalen met of zonder een scheutje water, ontdekten ze dat het malen met water resulteerde in een langere extractietijd en een sterker brouwsel. Het malen met water resulteerde ook in espressoshots die van shot tot shot meer op elkaar leken, waardoor een grote hindernis voor barista's en industriële koffiebrouwers werd overwonnen.

Hoewel ze alleen espresso hebben getest, zeggen de onderzoekers dat deze voordelen van toepassing zouden zijn op veel andere brouwmethoden. "Het belangrijkste materiële voordeel van het toevoegen van water tijdens het malen is dat je het bed dichter kunt opvullen omdat er minder klontering optreedt", zegt Hendon.

"Espresso is hiervan de grootste boosdoener, maar je zou het voordeel ook zien in zetvormen waarbij je water over de koffie giet of in kleine percolatiesystemen zoals een Bialetti-kookplaat. Waar je tijdens het zetten geen voordeel zult zien, is voor methoden zoals de French press, waarbij je de koffie in water onderdompelt."

De onderzoekers zijn van plan om meer onderzoek te doen naar hoe je de perfecte koffie kunt bereiden. "Nu we weten welke maalinstellingen we moeten gebruiken om reproduceerbare espresso te maken, kunnen we proberen te begrijpen welke factoren aanleiding geven tot sensorische verschillen in de koffiesmaak", zegt Hendon.

Hun werk heeft ook implicaties die verder gaan dan het dagelijkse werk, aangezien de elektrificatie van korrelige materialen een actief onderzoeksgebied is in de materiaalkunde, geofysica en techniek.

"Het lijkt een beetje op het begin van een grap:een vulkanoloog en een koffie-expert lopen een bar binnen en komen dan naar buiten met een krant", zegt Méndez Harper, "maar ik denk dat er veel meer mogelijkheden zijn voor dit soort samenwerking. en er is nog veel meer te weten over hoe koffie breekt, hoe het als deeltjes stroomt en hoe het met water interageert. Deze onderzoeken kunnen helpen bij het oplossen van parallelle problemen in de geofysica – of het nu gaat om aardverschuivingen, vulkaanuitbarstingen of hoe water door de bodem sijpelt.

Meer informatie: Joshua Méndez Harper et al, Vochtgecontroleerde tribo-elektrificatie tijdens het malen van koffie, Materie (2023). DOI:10.1016/j.matt.2023.11.005. www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(23)00568-4

Journaalinformatie: Kwestie

Aangeboden door Cell Press